CN101838034A - 一种高效能、抗板结微电解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效能、抗板结的微电解材料，孔隙率为0.5-0.8，比表面积为0.4-1.0m2/g。其制备方法为首先将铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl充分混合后，加水调匀；然后用成球机做成直径为2-5mm的小球，烘干；最后将烘干后的球状材料进行焙烧，自然冷却至室温。与传统微电解材料相比，本发明的优点在于：利用NH4Cl在高温条件下产生的NH3起到造孔的作用，增大了材料的孔隙率和比表面积，提高了微电解材料对废水中污染物的去除效果；同时，材料为球状规整材料，具有较好的机械强度，避免了材料在使用过程中的压实，不易发生板结和钝化现象，使用寿命较长，从而保证了微电解工艺的长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料及其制备方法，更具体地说，涉及一种高效能、抗板结微电解材料及其制备方法。
背景技术
工业废水因具有污染物浓度高、毒性大、可生化性差等特点，对生态环境造成严重威胁。微电解技术由于处理效果好、原料简单、来源广泛等特点而成为重要的工业废水污染控制技术。
微电解技术又称为内电解法或铁碳法，是电化学污水处理技术中的一种。在微电解技术中，微电解材料是该技术的核心部分，微电解材料的选择和制备，对污染物的去除效果和运行稳定性具有关键性的影响。
目前，传统的微电解技术大多采用铁屑和活性炭粉(或焦炭粉)的简单混合物作为微电解材料，这种微电解材料在运行一段时间后，材料表面会形成钝化膜，同时材料易结块，从而阻碍材料与废水的有效接触，导致微电解对废水的处理效果迅速下降，大大限制了微电解技术的应用。因此，开发高效能、抗板结的新型材料对于推广应用微电解技术具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有传统微电解材料易板结、处理效果不稳定等缺点，提供一种高效能、抗板结的微电解材料及其制备方法。
本发明的一种高效能、抗板结的微电解材料，按照下述步骤制备：
(1)将铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl充分混合后，加水调匀，其中所述铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为(2.8-3)∶(2.8-3)∶(3.8-4)∶0.05；
(2)用成球机将步骤(1)得到的混合物做成直径为2-5mm的小球，烘干；
(3)对经过步骤(2)烘干后的球状材料进行焙烧，所述焙烧机制为在370-420℃下，焙烧10-12分钟，然后升温至1100-1200℃，焙烧15-18分钟，自然冷却至室温。
所述步骤(1)中，铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为3∶3∶4∶0.05。所述步骤(3)中的焙烧机制为在400℃下，焙烧10分钟，然后升温至1150℃，焙烧15分钟，自然冷却至室温。
所述微电解材料的孔隙率为0.5-0.8；所述微电解材料的比表面积为0.4-1.0m2/g。
本发明的一种制备微电解材料的方法，按照下述步骤进行：
(1)将铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl充分混合后，加水调匀，其中所述铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为(2.8-3)∶(2.8-3)∶(3.8-4)∶0.05；
(2)用成球机将步骤(1)得到的混合物做成直径为2-5mm的小球，烘干；
(3)对经过步骤(2)烘干后的球状材料进行焙烧，所述焙烧机制为在370-420℃下，焙烧10-12分钟，然后升温至1100-1200℃，焙烧15-18分钟，自然冷却至室温。
所述步骤(1)中，铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为3∶3∶4∶0.05。所述步骤(3)中的焙烧机制为在400℃下，焙烧10分钟，然后升温至1150℃，焙烧15分钟，自然冷却至室温。
与传统微电解材料相比，本发明的优点在于：利用NH4Cl在高温条件下产生的NH3起到造孔的作用，增大了材料的孔隙率和比表面积，提高了微电解材料对废水中污染物的去除效果；同时，材料为球状规整材料，具有较好的机械强度，避免了材料在使用过程中的压实，不易发生板结和钝化现象，使用寿命较长，从而保证了微电解工艺的长期稳定运行。本发明可以应用于多种工业废水(如制药、化工、橡胶等相关行业)的微电解处理工艺，经推广后可以减少相关行业的废水中污染物排放、改善水体环境质量，产生显著的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
称取铁粉30g、活性炭粉末30g、钠基膨润土40g、NH4Cl 0.5g，充分混合并加水调匀。将上述混合材料用成球机制作成直径2-5mm的小球，放入烘箱烘干，然后装入还原炉内，在400℃下焙烧10分钟。之后升温至1150℃焙烧15分钟，自然冷却至室温后获得产品。将该产品处理初始COD(化学需氧量)浓度为6000mg L-1的实验室自配水(污水物质为N，N-二甲基甲酰胺)，在空塔停留时间为2小时条件下，去除率达到60％以上，连续运行2个月，材料无板结。
实施例2
称取铁粉60g、活性炭粉末60g、钠基膨润土80g、NH4Cl 1.0g，充分混合并加水调匀。将上述混合材料用成球机制作成直径2-5mm的小球，放入烘箱烘干，然后装入还原炉内，在400℃下焙烧10分钟。之后升温至1150℃焙烧15分钟，自然冷却至室温后获得产品。将该产品处理初始COD浓度为6000mg L-1的实验室自配水(污水物质为N，N-二甲基甲酰胺)，在空塔停留时间为1.5小时条件下，去除率达到50％以上，连续运行4个月，材料无板结。
实施例3
称取铁粉60g、活性炭粉末60g、钠基膨润土80g、NH4Cl 1.0g，充分混合并加水调匀。将上述混合材料用成球机制作成直径2-5mm的小球，放入烘箱烘干，然后装入还原炉内，在400℃下焙烧10分钟。之后升温至1150℃焙烧15分钟，自然冷却至室温后获得产品。将该产品处理初始COD浓度为3500mg L-1的制药废水，在空塔停留时间为2小时条件下，去除率达到50％以上，连续运行2个月，材料无板结。
实施例4
称取铁粉28g、活性炭粉末28g、钠基膨润土38g、NH4Cl 0.5g，充分混合并加水调匀。将上述混合材料用成球机制作成直径2-5mm的小球，放入烘箱烘干，然后装入还原炉内，在370℃下焙烧12分钟。之后升温至1100℃焙烧18分钟，自然冷却至室温后获得产品。将该产品处理初始COD浓度为3500mg L-1的制药废水，在空塔停留时间为2小时条件下，去除率达到50％以上，连续运行2个月，材料无板结。
实施例5
称取铁粉28g、活性炭粉末30g、钠基膨润土40g、NH4Cl 0.5g，充分混合并加水调匀。将上述混合材料用成球机制作成直径2-5mm的小球，放入烘箱烘干，然后装入还原炉内，在420℃下焙烧10分钟。之后升温至1200℃焙烧15分钟，自然冷却至室温后获得产品。将该产品处理初始COD浓度为6000mg L-1的实验室自配水(污水物质为N，N-二甲基甲酰胺)，在空塔停留时间为1.5小时条件下，去除率达到50％以上，连续运行4个月，材料无板结。
实施例6
称取铁粉30g、活性炭粉末30g、钠基膨润土38g、NH4Cl 0.5g，充分混合并加水调匀。将上述混合材料用成球机制作成直径2-5mm的小球，放入烘箱烘干，然后装入还原炉内，在400℃下焙烧10分钟。之后升温至1150℃焙烧15分钟，自然冷却至室温后获得产品。将该产品处理初始COD浓度为6000mg L-1的实验室自配水(污水物质为N，N-二甲基甲酰胺)，在空塔停留时间为1.5小时条件下，去除率达到50％以上，连续运行4个月，材料无板结。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高效能、抗板结的微电解材料，其特征在于，按照下述步骤制备：
(1)将铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl充分混合后，加水调匀，其中所述铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为(2.8-3)∶(2.8-3)∶(3.8-4)∶0.05；
(2)用成球机将步骤(1)得到的混合物做成直径为2-5mm的小球，烘干；
(3)对经过步骤(2)烘干后的球状材料进行焙烧，所述焙烧机制为在370-420℃下，焙烧10-12分钟，然后升温至1100-1200℃，焙烧15-18分钟，自然冷却至室温；
所述微电解材料的孔隙率为0.5-0.8；所述微电解材料的比表面积为0.4-1.0m2/g。
2.根据权利要求1所述的一种高效能、抗板结的微电解材料，其特征在于，所述步骤(1)中，铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为3∶3∶4∶0.05。
3.根据权利要求1所述的一种高效能、抗板结的微电解材料，其特征在于，所述步骤(3)中的焙烧机制为在400℃下，焙烧10分钟，然后升温至1150℃，焙烧15分钟，自然冷却至室温。
4.一种制备微电解材料的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
(1)将铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl充分混合后，加水调匀，其中所述铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为(2.8-3)∶(2.8-3)∶(3.8-4)∶0.05；
(2)用成球机将步骤(1)得到的混合物做成直径为2-5mm的小球，烘干；
(3)对经过步骤(2)烘干后的球状材料进行焙烧，所述焙烧机制为在370-420℃下，焙烧10-12分钟，然后升温至1100-1200℃，焙烧15-18分钟，自然冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的一种制备微电解材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铁粉、活性炭粉末、钠基膨润土和NH4Cl的质量比为3∶3∶4∶0.05。
6.根据权利要求4所述的一种制备微电解材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的焙烧机制为在400℃下，焙烧10分钟，然后升温至1150℃，焙烧15分钟，自然冷却至室温。
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